Устройство для измерения давления в кинескопе

 

УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В КИНЕСКОПЕ, содержащее источник напряжения канала, соединенный с клеммами для подключения накала кинескопа, источник напряжения модулятора, ускоряющего напряжения, соединенный с клеммами для подключения ускоряющего электрода, резистор, первый вывод которого соединен с общей шиной, a второй соединен с клеммой для подключения модулятора, усилитель тока, первый вход которого соединен с клеммой для подключения анода кинескопа, a второй - с общей шиной, и индикатор, отличающ е ее я тем, что, с целью повьшения точности и быстродействия измерений , в него введены первый и второй ключи, генератор импульсов, логический инвертор, первый и второй элементы выборки и хранения, дифференциальньй усилитель, персмножитель, источник опорного напряжения, преобра:зователй напряжение - частота и токчастота , счетчик и дифференциатор, iпричем выход источника напряжения 1модулятора через первый ключ соединен с клеммой для подключения модуглятора кинескопа, управляющий вход первого ключа соединен с управляищим входом второго элемента выборки и хранения и выходом логического инвертора , вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с управляющим входом первого элемента выборки и хранения, входы первого и второго элементов выборки и хранения соединены с вьссодом усилителя тока,a выходы подключены к неинвертирующему и инвертируищему входам дифференциального усилителя,выход которого подключен к первому входу перемножителя , к второму входу которого подключен выход источника опорного напряжения, выход перемножителя соединен с входом преобразователя напряжение-частота , выход которого соединен с выходами дифференциатора и второго ключа, управляющий вход которого соединён с выходом преобразователя ток-частота, первый вход которого соединен с клеммой для подключения катода кинескопа, a второй соединен с общей шиной, выход второго ключа соединен с входом счетчика, управляющий вход котрро- . го соединен с выходом дифференциатора , a выход подключен к входу индикатора .

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК эаЮ Н 01 J 9/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е

t ,1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3637144/24-21 (22) 15.08.83 (46) 15.12.84. Бюл. У 46 (72) Н.В. Шиянов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.317.755(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

S 656126, кл. Н 01 Л 9/42, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР к 514374, кл, Н 01 J 9/42, 1976 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ЛПЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДАВЛЕНИЯ В КИНЕСКОПЕ, содержащее источник напряжения канала, соединенный с клеммами для подключения накала кинескопа, источник напряжения модулятора, ускоряющего напряжения, соединенный .с клеммами для подключения ускоряющего электрода, резистор, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй соединен с клеммой для подключения модулятора, усилитель тока, первый вход которого соединен с клеммой для подключения анода кинескопа, а второй — с общей шиной, и индикатор, о т л и ч .а ющ е е.с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, в него введены первый и второй ключи, генератор импульсов, логический инвертор, первый и второй элементы выборки и хранения, дифференциальный усилитель, персмножитель, исЯ0ы 1129669 А точник опорного напряжения, преобра зователи напряжение — частота и ток частота, счетчик и дифференциатор, причем выход источника напряжения модулятора через первый ключ соединен с клеммой для подключения модулятора кинескопа, управляющий вход первого ключа соединен с управляющим входом второго элемента выборки и хранения и выходом логического инвертора, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с управляющим входом первого элемента выборки и хранения, входы первого и второго элементов выборки и хранения соединены с выходом усилителя I тока, а выходы подключены к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу перемножителя, к второму входу которого

Э В подключен выход источника опорного напряжения, выход перемножителя соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого соединен с выходами дифференциатора

-.и второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом преобразователя ток-частота, первый вход которого соединен с клеммой для подключения катода кинескопа, а второй соединен с общей шиной, выход второго ключа соединен с входом счетчика, управляющий вход котррого соединен с выходом дифференци атора, а выход подключен к входу индикатора.

1 11296

Изобрвтение относится к электротехническим измерениям и может быть использовано для измерения вакуума в кинескопах в процессе их нзготов,пения и эксплуатации. 5

Известно устройство для измерения давления в отпаянных электровакуумных приборах, содержащее источники напряжения накала, управляющего электрода, смещения катода, запоминаю- 10 щие усилители, блок управления. В этом устройстве измеряется разность ионного и фонового токов при определенном электронном токе, задава. емом блоком управления. Эта величи- 15 на пропорциональна давлению остаточных газОВ (1), Однако кинескопы с истощенным катодом могут не обеспечить необ-. ходимого электронного тока, тогда из- 20 вестное устройство оказывается неработоспособным. Кроме того, необходимость ручного переключения напряжения на управляющем электроде, существенно снижает его быстродей- 25 ствие.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения давления в кинескопе, содержащее источник напряжения накала, соединенный с клеммами для подключения накала кинескопа, источник напряжения модулятора и ускоряющего напряжения, соединенный с клеммами для подключения З5 ускоряющего электрода, резистор, первый вывод которого соединен с обшей шиной, а второй соединен с клеммой для подключения ускоряюшего элект. рода, резистор, первый вывод кото- 40 рого соединен с общей шиной, а второй соединен с клеммой.для подключения модулятора, усилитель тока, первый вход которого соединен с клем.мой для подключения кинескопа, а 45 второй - с общей шиной, ииндикатор12)

Недостаток данного устройства обусловлен зависимостью его работы от температуры. Кроме того, устройство требует ручного управления 50 и расчета значения вакуума, в связи с чем его быстродействие оказывается низким, Цель изобретения — повышение точности и быстродействия изме55 рений.

Поставлеыная цель, достигается тем, что в устройство, содержащее источник напряжения накала, соединенный с клеммами для подключения накала кинескопа, источник напряжения модулятора, ускоряющего напряжения, соединенный с клеммами для подключения ускоряющего электрода, резистор, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй соединен с клеммой для подключения модулятора, усилитель тока, первый вход которого соединен с клеммой для подключения анода кинескопа, а второй — с общей шиной, и индикатор, введены первый и второй ключи,. генератор импульсов. логический инвертор„ первый и второй элементы вы борки и хранения, дифференциальный усилитель, перемножитель, источник опорного напряжения, преобразователи напряжение — частота и ток — частота, счетчик и дифференциатор, причем выход источника напряжения модулятора через первый ключ соединен с клеммой для подключения модулятора кинескопа, управляюший вход первого ключа соединен с управляющим входом второго элемента выборки и хранения и выходом логического инвертора, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с управляюшим входом первого элемента выборки и хранения, входы первого и второго элементов выборки и хранения соединены с выходом усилителя тока, а выходы подключены к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу перемножителя, к второму входу которого подключен выход источника опорного напряжения, выход перемножителя соединен с входом преобразователя напряжение— частота, выход которого соединен с выходами дифференциатора и второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом преобразователя токчастота, первый вход которого соединен с клеммой для подключения катода кинескопа, а второй соединен с общей шиной, выход второго ключа соединен с входом счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом дифференциатора, а выход подФ ключен к входу индикатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства ; на фиг. 2 (a — Ф ) — эпюры токов и

1129669 напряжений в характерных точках устройства.

Устройство для измерения давления в кинескопе содержит клеммы 1-6 для подключения электродов кинескопа, источник 7 ускоряющего напряжения, источник 8 напряжения накала, резистор 9, источник 10 напряжения модулятора, первый ключ 11, вход которого соединен с выходом источника 10, а выход соединен с клеммой 4 и первым выводом резистора 9.

Генератор 12 импульсов подключен к входу логического инвертора 13 и управляюшему входу первого элемента 14 выборки и хранения. Входы первого

14 и второго 15 элементов выборки и хранения соединены с выходом усилителя 16 тока, первый вход которого подключен к клемме 6 анода кинескопа, а второй соединен с общей шиной. Выходы первого 14 и второго 15 элементов выборки и хранения связаны с входами дифференциального усилителя 17, выходом подключенного к первому входу перемножителя 18, второй вход которого соединен с выходом источника 19 опорного напряжения.

Выход перемножителя 19 через преобразователь 20 напряжение — частота и выход преобразователя 21 ток частота соединены с входами второго ключа 22, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя 16 тока, а выход — с входом счетчика 23 °

Управляющий вход счетчика 23 подключен к выходу дифференциатора 24, а выход счетчика 23 связан с входом индикатора 25.

Устройство для измерения давления в кинескопе работает следующим образом.

Источники 7 и 8.напряжений подают на кинескоп номинальное напряжение накала и ускоряющее напряжение около 300-500 В соответственно. Катодный ток протекает по входной цепи преобразователя 21 ток — частота.

Коллектором положительных ионов является анод кинескопа, подключенный к клемме 6. Данный режим обеспечивает максимальную точность измерения вакуума.

Генератор 12 импульсов, форма которых представлена на фиг. 2, вырабатывает.прямоугольные импульсы, подаваемые на управляющий вход элемента 14 выборки и хранения и через логический инвертор 13 — на первый ключ 11 и управляющий вход второго элемента 15 выборки и хранения.

В течение импульса на выходе ин5 вертора 13 имеется логический "0", 1О

55 ключ 11 заперт, модулятор кинескопа через резистор 9 соединен с общей шиной, т.е. напряжение модулятор — катод равно нулю.

Образующийся при этом ток остаточных газов (ионный ток 3, ) и ток утечки 3 протекают по цепи анода череэ клемму 6 на вход усилителя 16.

Напряжение с выхода последнего,пропорциональное сумме токов 3 +3, поступает на вход первого элемента

14 выборки и хранения и запоминается в нем (фиг. 2Б).

В паузе между импульсами, на выходе инвертора 13 имеется логическая - 1", ключ 11 отпирается, на модулятор кинескопа с источника 10 подается отрицательное запирающее напряжение.

Значение запирающего напряжения источника 10 должно устанавливаться, исходя из условия несущественности остаточного электронного тока в сравнении с током утечки кинескопа.

С другой стороны, это значение не должно превышать напряжения пробоя участка модулятор — катод кинескопа.

В указанном режиме ионизация и ионный ток отсутствуют, во входной цепи усилителя тока протекает лишь ток утечки кинескопа. Пропорциональ- ное ему напряжение подается на второй элемент 15 выборки и хранения, на управляющем входе которого логическая "1", разрешающая запоминание (фиг. 2Ь), 1

Таким образом, .потенциалы на выходах элементов 14 и 15 выборки и хранения пропорциональны суммарному току и току утечки соответственно. Их разность, образующаяся на выходе дифференциального усилителя

17, пропорциональна ионному току (фиг. 22). Поступая на первый вход перемножителя 18, указанное значение умножается на коэффициент К„„: (манометрическая гостоянная), зави» сящий от конструктивных параметров кинескопа, значение которого находится экспериментально и отобра. мается в виде. определенного опорного напряжения источника 19.

1129669

30

45

Сигнал с перемножителя, прошедший преобразователь напряжение— частота, представляет собой прямоугольные импульсы (фиг. 2а) со скважностью, равной 2, длительность котбрых .обратно пропорциональна величине. К4 3, . Этот сигнал поступает на управляющий вход клича 22, на сигнальный вход которого подается импульсное напряжение с выхода преобразователя 21 ток — частота.

Последнее пропорционально электронному току катода (фиг. 2е). Таким образом, иа выходе ключа 22, управляемого сигналом фиг. 2) с преобразователя 20, имеются пачки :; импульсов, ограниченные по длительности фронтом и срезом импулЬсов фиг. 2 с частотой заполнения, пропорциональной току катода,3< .

Количество. импульсов в пачке пересчитывается счетчиком 23, сбрасываемым s исходное состояние отрица-. тельными .импульсами с выхода дифференциаторе 24 (фиг. 2:к). Заметим, что число импульсов, накопленных в счетчике,. прямо пропорционально произведению ионного тока на мано- . метрический коэффициент и обратно пропорционально электронному току катода, т.е. отображаемое на (цифровом) индикаторе значение равно

1; i (1)

Полученная таким образом величина Р является мерой давления остаточных газов, т.е. вакуума кинескопа. При правильно выбранных значениях опорного напряжения источ. ника 19, коэффициентов. передачи усилителя 16, перемножителя 18 и преобразователя 21 показания индикатора представляются в "мм рт.ст."

Таким образом, в предложенном устройстве реализуется прямой отсчет давления остаточных газов в кинескопе.

По сравнению с устройством— прототипом, выбранным в качестве базового объекта, предлагаемое устройство имеет. повышенную точность измерения давления за счет исключения из его состава элементов, вносящих существенные погрешности— логарифматоров на диодах и др. Типичная погрешность элементов, входящих в предложенное устройство с учетом температурного дрейфа, собранных на серийных операционных усилителях около 1%, т.е. приблизительно на порядок лучше,чем диодного логарифматора. В целом точность предложенного устройства превышает точность базового объекта.не менее., чем втрое. Кроме того, реализация прямого цифрового отсчета существенно снижает BBpoHTHocTb субъективных ошибок оператора и повышает быстродействие устройства.

Устройство работает в актоматическом циклическом режиме, производя измерение суммарного тока, тока утечки и электронного тока, их сравнение в соответствии с соотношением (1) и выдает результат в цифровом виде, не требующий дополнительного пересчета. Время измерения складывается из периода следования импульсов генератора 12 и времени отображения накопленных в счетчике 23 импульсов (цйфровым) индикатором 25 и составляет около

300-.600 мс. Время измерения устройством-прототипом ограничивается, в частности, необходимостью ручного управления режимом кинескопа. С учетом времени успокоения указателя аналогового индикатора и времени, необходимого для расчета конечного результата с учетом манометрической постоянной, оно составляет

2-3 мин, т.е. быстродействие предложенного устройства более, чем на порядок превышает таковое базового объекта.

1129669

+1

Фс + у

Ю

8 ET1f

U(Iy г

Ж

Кд

UA фиг. 2

Составитель Г. Кудинцева

Редактор М. Келемеш Техред З.Палий Корректор А. Тяско

Заказ 9458/42 Тираж 682 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4